《第一节 地面灰度传感器及其应用》名师教案.docx

学而优教有方

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第一节地面灰度传感器及其应用

一、教材分析

（一）内容分析

本节先从地面灰度传感器的工作原理入手，让学生理解地面灰度传感器的功能。再让学生认识机器人先进的智能感知周边环境情况的器件——地面灰度传感器实物及“地面检测”模块在仿真系统模块库和流程图程序中的形状，为使用地面灰度传感器进行程序设计打下基础。接着讲解“地面检测”模块的功能及设置，让学生理解使用地面灰度传感器进行程序设计的方法。最后通过两个实践活动，让学生熟练掌握使用地面灰度传感器进行程序设计的方法和技巧。

（二）教学目标

（1）通过“实践活动”的探索和编程实践，掌握“地面检测”模块在程序设计中的应用及参数设置方法。学会运用“地面检测”模块设计程序。

（2）通过探索地面灰度检测程序对仿真场地的检测，观察不同颜色的地面图带的地面检测数值情况及变化规律，正确理解地面灰度的概念及地面灰度传感器的工作原理。

（3）通过代码程序，了解JC语言代码程序中语句的含义，并会运用JC语言的相关参数设置图形化程序模块中的参数。

（三）教学重点和难点

1.教学重点

（1）地面灰度传感器的原理和“地面检测”模块的参数设置技巧。

（2）利用“地面检测”模块进行地面灰度值的检测。

（3）掌握泊车程序的设计方法。

2.教学难点

（1）程序的设计思路。

（2）计数器的作用。

二、学情分析

通过前三章的学习，学生已经掌握了简单机器人程序的设计，设计出来的程序还无法感知周边环境。从本节开始学习传感器模块库，之后就能设计出感知地面灰度情况的程序。从学生的认知规律来看，学习本节的内容，难度不大。从学生的认知水平来看，“实践活动1”和“实践活动2”设计完成任务的程序难度都不大。

为了对学生程序设计能力进行测试，本节最后的“练习提升”第1题的难度较大，目的是通过课堂竞赛的形式调动学生的学习积极性。

三、教学建议

（一）课前准备

设备：多媒体教学设备，提前安装好VJC1.5仿真版软件。

学生：预习地面灰度传感器原理。

教师：设计并调试好泊车程序、数黄线程序，下载好本节所用的机器人仿真场地，即泊车场地和数黄线场地；网上下载或自己录制机器人巡线（赛）视频，供创设情境、导入新课用；准备好课堂竞赛奖品，如红纸喜报、小小奖品等，以便充分调动学生的学习积极性。

（二）过程设计

1.创设情境，导入新课

教师可以先用机器人巡线（赛）短视频，创设情境，导入新课。之后，演示真实的具有地面灰度传感器的机器人，让学生观察地面灰度传感器工作状态与非工作状态时有何差别，通过真实机器人的展示激发学生的学习兴趣。

2.地面灰度传感器

地面灰度传感器的教学可以从展示实物照片并引导学生观察入手，让学生识别哪个是发光二极管？哪个是光敏电阻，从而掌握地面灰度传感器的工作原理。

之后，让学生认识“地面检测”模块的图形样式，区别“地面检测”模块在传感器模块库与流程图程序中的不同。

3.“地面检测”模块功能与设置

（1）基础知识部分。

“地面检测”模块在程序设计中有两种方式：一种是单功能的，在流程图程序中的图标是平行四边形，此时仅仅是采集地面灰度传感器的数值；另一种是带判断功能的，也就是说除了采集地面灰度传感器的数据外，增加了判断功能，在流程图程序中的图标是菱形。这两种方式在教学中可通过分析生成的语言代码，让学生更容易理解它们之间的区别。

（2）实践活动1。

“实践活动1”安排的内容分六步完成，分步进行的主导思想是小步子教学，分六步实施后降低了教学难度。本实践活动培养了学生的动脑、动手编程的能力，同时让学生观察地面灰度传感器采集到的数值及变化规律。通过实践活动，让学生观察到此数值实际与地面的颜色没有直接关系，不同的颜色采集的数值也可能相同，此数值与地面的灰度值有着直接的关系，因为地面的灰度值直接决定了地面的反光程度。通过实践活动，教学中要让学生知道仿真系统中的地面灰度传感器是“色盲”，它不能准确区分地面的颜色。

4.机器人自动泊车的程序算法

本例题的题材来源于现实生活，抽象变成了仿真环境的机器人泊车问题。机器人的自动泊车无需考虑现实生活中四轮汽车运动时的不灵活性，只需以仿真机器人运动特点实现自动泊车就可以了。（例如现实汽车无法实现原地旋转，但仿真机器人原地旋转自如，这是因为机器人主动轮只有左、右两个，因此可以原地旋转）

5.思考与探索

“实践活动2”程序设计思路中用地面灰度传感器来感知车库地板的颜色值，并用其设计程序判断采取适当的动作泊车。但是，在本“思考与探索”中，学生找不到这个地板颜色参照物，教师可以启发学生思考：该怎么办？相信会有许多学生开动脑筋后马上想到，自己可以在最左边车库（位）下方画一个图带，有些学生可能画一个矩形图带，有些学生可能画一个圆形图带，也有些学